毕业设计（论文）电力电容器绝缘油处理装置分析.doc

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1、南通纺织职业技术学院毕业论文电力电容器绝缘油处理装置分析 班 级 02机电 专 业 机电一体化/市场营销 教 学 系 机电工程系 指导老师 完成时间2006年3月5号至2006年5月28号目 录摘要、关键词.1第1章 电力电容器的介绍1. 1概述.21. 2电力电容器的作用.2 1.2.1电力电容器的并联补偿.21.2.2电力电容器的串联补偿31. 3电力电容器的分类.31.3.1并联电容器.41.3.2耦合电容器41.3.3串联电容器41.3.4断路器电容器51.3.5电热电容器51.3.6脉冲电容器51.3.7直流和滤波电容器.61.3.8标准电容器.6第2章 并联电容器的制造工艺2.1芯

2、子制造72.2真空干燥浸渍处理.72.2.1概述.72.2.2电力电容器的真空干燥浸渍处理工艺.72.2.3真空干燥浸渍处理系统简述.82.3浸渍剂的净化处理.9第3章 变压器油(绝缘油)干燥处理装置3.1绝缘油的前期(进厂前)处理.1231. 1加热12312脱水12313加吸附剂搅拌及沉淀13314过滤.133.2绝缘油的后期(进厂后)处理.14321概述14322进真空罐前的处理14323真空罐.163231真空罐的壳体设计163232真空罐的内部结构18324真空处理设备.193241冷凝器193242罗茨真空泵193243 滑阀真空泵.25325过真空罐后的处理25结 束 语.27致

3、 谢.28参考文献.29摘要文中着重介绍了电力电容器绝缘油的处理。首先对电力电容器的功能分类做了一个总的介绍。然后通过对电力电容器的制造工艺的介绍，突出说明了绝缘油的处理过程。通过绝缘油处理过程的介绍，由此引入绝缘油的真空干燥净化的过程中，所使用的的一些设备的工作原理和这些设备的主要的技术参数。其中对真空处理过程的主要设备罗茨真空泵进行了详细的分析。关键词电力电容器 绝缘油 真空处理 罗茨真空泵第1章 电力电容器的介绍1.1概述：电力电容器在现代的社会的应用是十分广泛的。我在文中介绍了电力电容器制造工艺中的一个重要的环节-电力电容器绝缘油的处理装置。电容器在现代科学技术及工业中的应用十分广泛，

4、种类也很多。总的来说，根据它的工作时通过电流的强弱和外施电压的高低可分为用于弱电工程和用于强电（高电压）工程的两大类。所谓电力电容器就是用于强电（高电压）工程中用的电容器。它主要用于电力系统的输变电设备、冶炼设备以及科学技术试验研究等方面。1.2电力电容器的作用：电力电容器是一种无功补偿装置。电力系统的负荷和供电设备如电动机、变压器、互感器等，除了消耗有功电力以外，还要“吸收”无功电力。如果这些无功电力都由发电机供给，必将影响它的有功电力，这样不但不经济，而且会造成电压的波动，影响用户使用。电力电容器的补偿方式可以分为并联补偿和串联补偿两种。121电力电容器的并联补偿电容器在交流电压作用下能“

5、发”无功电力（电容电流），如果把电容器并接在负荷（如电动机）或供电设备（如变压器）上运行，那么，负荷或供电设备要“吸收”的无功电力，正好由电容器“发出”的无功电力供给，这就是并联补偿（原理图如1.1图）。并联补偿减少了线路能量损耗，可改善电压的波动，提高功率因数，提高系统供电能力。 图1.1并联补偿原理图我们都知道功率的计算公式是P=UIcos。在式中我们可以看出，在输电线路中，在功率和电压一定时。功率因数越高，线路中的电流就越小，这样的话在输变线路中的能量损耗就越低。 在图1.1中我们可以看出假如电路在未并联电容时，线路中的电流I等于感性负载的电流IL，此时的功率因数为cos1 ，1 即为感

6、性负载的 图1.2并联补偿相量图阻抗角。并联电容以后，负载的本身的工作情况没有任何改变，但电流I发生变化，由图1.2可以看出总电流的有效值由原来的IL减少到I,而且1 减少到了,所以整个电路的功率因数由原来的cos1提高到cos。122电力电容器的串联补偿如果把电容器串联在线路上，补偿线路电抗，改变线路参数，这就是串联补偿。串联补偿可以减少线路电压损失，提高线路末端电压水平，减少电网的功率损失和电能损失，提高输电能力。随着国民经济的发展，负荷日益增多，供电容量扩大，无功补偿工作必须相应跟上去。用电容器作为无功补偿时，投资少，损耗小，便于分散安装，使用较广。当然，由于系统稳定的要求，必须配备一定

7、比例的调相机。调相机的作用是调整电压或电流的相位。1.3电力电容器的分类：电力电容器按用途来分，可分为以下几种：并联电容器、电热电容器、均压电容器、耦合电容器、脉冲电容器等。其中，并联电容器主要用于补偿无功功率，以提高系统的功率因数；电热电容器主要用于提高中频电力系统的功率因数；均压电容器一般并联在断路器的断口上作均压用，使各断口间的电压分布均匀；耦合电容器主要用于电力送电线路的通信、测量、控制、保护；脉冲电容器主要用于脉冲电路及直流高压的整流滤波。1.3.1并联电容器：并联电容器又称移相电容器 (外形如图1.3所示)。是用途最广、生产量最大最基本的一种电力电容器。主要用于补偿电力系统感性负荷

8、的无功功率，以提高功率因数，改善电压的波动，降低线路损耗。他的成套装置是由并联电容器组与可调电抗器并联后组成静止补偿装置。这种装置反应速度极快，按照与它并联的系统需要，可由电容器组供给无功功率，并由可调电抗器吸收过多的无功功率，它可以自动的控制设备的功率因数，并用于输电系统代替同步调相机，控制电压以及提高系统的稳定性。图1.3 高压并联电容器1.3.2耦合电容器：主要用于高压电力线路的高频通信、测量、控制、保护以及在储存电能的装置中作部件用。耦合电容器直接接在高压输电线与地之间，长期承受工频电压，并且必须能承受高压线路上发生的过电压作用。利用耦合电容器可构成电容式电压互感器和电容储能装置等。电

9、容式电压互感器和电磁式电压互感器比较有许多优越性，在110KV及其以上电压等级造价较低，特别当用于超高压时更为突出。它能承受强的电冲击和大气过电压作用；它不仅能作电压测量用，还可兼作高频通信，控制及保护用1.3.3串联电容器：又叫纵补偿电容器，串联于工频高压输、配电线路中，用以补偿线路的分布感抗，提高系统的静、动态稳定性，改善线路的电压质量，加长送电距离和增大输送能力。串联电容器直接串联在高压输电线路上，其负荷（电流）随线路的负荷的变化而变化。当线路出现过负荷或当线路发生短路时，电流将超过额定电流的若干倍，从而在串联电容器上引起同样倍数的过电压。因此，串联电容器必须能接受较高的短时过电压和长期

10、过载。1.3.4断路器电容器：原称均压电容器。并联在超高压断路器断口上起均压作用，使各断口间的电压分布均匀，并可改善断路器的绝缘性，提高分断能力。断路器电容器基本结构与耦合电容器相似，其外形比耦合电容器要小很多。1.3.5电热电容器：电热电容器是用于提高各种感应加热设备的功率因数或改善电路特性（调频）。电热电容器主要用于频率为4024000赫兹的电热设备系统中，以提高功率因数，改善回路的电压或频率等特性。感应加热设备的功率因数往往很低，有的尚不足10%，非用电热电容器来补偿不可。我国主要生产的是频率为1000、2500、4000和8000HZ的中频电热电容器，主要用与精密冶炼、精密浇铸的中频感

11、应电炉以及加热设备中。1.3.6脉冲电容器：这是一类用途广泛的电容器的总称，用于各种科学技术的实验装置中，例如用于冲击电压发生器、冲击电流发生器、供给瞬时大能量的振荡回路和供给连续脉冲的电源电路等。脉冲电容器由于用途不同，其电压和电容的范围十分宽广，电压有几千伏到几百千伏的，电容有从几十皮法到几百皮微法。由于工作条件和寿命要求不同，工作场强的取值范围很大，但一般都取得比其它类型的电容器的场强高得多。脉冲电容器主要起贮能作用，用作冲击电压发生器、冲击电流发生器、断路器试验用振荡回路等基本贮能元件。1.3.7直流和滤波电容器：主要用于高压直流装置和高压整流滤波装置中。它有很宽的工作电压（从低压到几

12、百千伏）及电容（从几百皮法到几百微法）范围。根据不同工作温度范围要求，采用不同的结构。直流电容器工作时一般仍有一定交流电压分量作用，但基本上处于较稳定的直流电压下工作，因此允许较高的工作电场强度。1.3.8标准电容器：用于工频高压测量介质损耗回路中，作为标准电容或用作测量高压的电容分压装置。第2章 并联电容器的制造工艺并联电容器的制造工艺主要包括外壳制造、瓷套金属涂敷、芯子制造、装配、绝缘油处理、真空干燥浸渍处理等。它的制造工艺流程如图2.1(后附)。其中芯子制造、真空干燥浸渍处理和浸渍剂（绝缘油）的处理是在电力电容器制造过程中最重要的三个环节。这三个环节对产品质量影响最大，必须严格控制。2.

13、1芯子制造芯子制造包括元件卷制、绝缘件加工、芯子压装、芯子引线和芯子预烘等工作。为了保证芯子制造质量，卷制车间应有很高的清洁度。 因为芯子制造主要用的原材料是薄膜，薄膜具有静电效应，极易吸附尘埃，所以制造薄膜电容器时更需注意车间的清洁度。2.2真空干燥浸渍处理2.2.1概述这是电力电容器制造中的关键工艺，对产品的耐压、介质损耗、局部放电特性和寿命有很大的影响。该工序的目的是尽量排除芯子的水分和气体，然后用经过净化处理而且绝缘性能良好的浸渍剂填充外壳内固体间的空隙，以提高产品的电气性能。2.2.2电力电容器的真空干燥浸渍处理工艺电力电容器的真空干燥浸渍处理过程可分为加热、低真空、高真空、灌注及浸

14、渍等几个阶段。加热阶段的目的是提高真空罐内电容器的温度，使芯子中的水分充分蒸发出来。加热阶段不抽真空，这样可以利用对流来传热，缩短加热时间。低真空阶段主要是排除芯子中蒸发出来的水分。抽真空是应分成几个阶段逐步抽上去。过快地提高真空度将使温度下降不利于水分的蒸发，同时也可能破坏纸中的纤维。用真空泵上的气稳定装置可以控制真空度。低真空阶段必须使用冷凝器，以免水分进入初级泵而使泵内的油不纯。高真空阶段的主要目的是除去电容器内的气体，因此高真空阶段不容许破坏真空。如发生破空现象，这一阶段应重新进行。这个阶段的真空度也应该逐渐提高，直至真空系统所能达到的限度。在高真空阶段的后期应逐渐降温，作好注油准备。

15、注油既是灌注浸渍剂，可采用浸泡方式或单台注油，后者效果较好。采用单台注油不仅产品质量好，而且基本上没有回油，大大减少了油净化处理的工作量。注油必须缓慢进行，以免把气体封闭在纸纤维的毛细管内和纤维与纤维之间。浸渍的目的是使浸渍剂能更好地渗透到纸里以及薄膜层之间。注油和浸渍阶段仍在高真空状态下进行。浸渍结束后待温度降到60以下时，才允许破除真空出罐。一般通过干燥器破空，以放潮气进入电容器。电容器出罐后还须用纯净合格的浸渍剂加满油箱，然后焊封注油孔。2.2.3真空干燥浸渍处理系统简述真空干燥浸渍处理系统系统图如（图2.2） 所示。图2.2 真空干燥浸渍处理系统图1-卧式真空罐 2-罗茨真空泵 3-H

16、型机械真空泵4-冷凝器5-干燥器 E-放气破空阀 F-注油阀 G-放水阀（破空后放水）图中A、B、C和D均为真空阀。当A、B开C、D关时可抽低真空；当A、B关C、D开时可抽高真空。真空干燥浸渍处理系统的关键设备及附件包括：（1）真空罐一般为具有夹套的卧式圆罐，采用蒸汽加热。真空罐不宜过大，否则罐内温度不易均匀，真空度也不易达到要求，较大的罐的容积为10m3左右。 （2）初级泵一般采用气镇式机械真空泵，如滑阀式真空泵。泵的抽气速率和极限真空度可根据真空罐的容积和所要达到的真空度来选择。（3）次级泵一般采用机械增压泵，即罗茨泵。泵的大小应与初级泵相配合。（4）冷凝器凝器通常采用管式冷凝器，内部冷却

17、液如经过制冷则更能提高冷凝效果。2.3浸渍剂的净化处理新进厂或用过的浸渍剂都应经过净化处理，这就是我论文的重点的，电容器绝缘油的处理。净化处理的作用是除去浸渍剂中的水分、气体和其他杂质，使之成为纯净干燥的浸渍剂，才能用于浸渍电容器。浸渍剂的净化处理过程主要分为加热、脱水、加吸附剂搅拌、沉淀、过滤、真空脱气及真空储存等，其工艺系统如图2.3所示。 图2.3 浸渍剂净化处理工艺系统图1-地下油灌 2-齿轮泵 3-加热器 4-脱水罐5-搅拌罐 6-离心机 7-滤油机 8-两级脱气罐9-储油罐 10-中间罐 11-沉淀罐浸渍剂的净化处理过程大致可分为以下七个过程：（1） 加热 加热器采用蒸气加热的热交

18、换器。当浸渍剂流过时即被加热至7080，这样浸渍剂的粘度较低。以后的过程均需保持这一温度（在储油时的温度应比这一温度要低）。为此，除滤油机、沉淀罐以外，其余各罐均需要用热水夹套保温。（2） 脱水脱水罐应先抽真空。浸渍剂通过脱水罐上部的喷嘴，喷成雾状进入罐内，大部分水分蒸发后被抽走。（3） 加吸附剂搅拌用吸附剂吸附浸渍剂中的杂质和酸根离子，以降低酸值。吸附剂可采用白土（其主要成分为MgO2、AL2O3和SiO2）或活性氧化铝等，按被处理的浸渍剂量的1左右陆续加入。采用白土是，在使用前应过筛并加热(150,4 h )烘焙,以除去其中的水分,待温度降到50以下使用。吸附剂加完后应搅拌40min左右，

19、使之与浸渍剂充分接触。（4） 沉淀浸渍剂中的水分、杂质及吸附剂因密度较大会逐渐沉淀，沉淀时间根据浸渍剂的量的多少而定，每吨浸渍剂约需45h。沉淀物通过离心机分离为浸渍剂与残渣，浸渍剂再打回搅拌罐，把残渣放掉。（5） 过滤其目的是使浸渍剂通过滤油机的滤纸时除去浸渍剂中尚存的少量白土等杂质。滤纸在使用前要在110120的温度下烘34h。（6） 脱气这在两级脱气罐中进行。两级脱气罐中间有真空阀门，脱气前将其关闭。对脱气罐上下两级分别抽真空至13.3Pa和4Pa(0.1和0.03mmHg)，真空度达到后打开中间罐的出油阀，此时油进入脱气罐的上级，然后打开上下级之间的真空阀，使油进入下级。待浸渍剂注满脱

20、气罐后可破空取样检查。浸渍剂质量控制指标有：微量水分20PPM，微量粒子6000/100ML，绝缘电阻率21011*M。测量油样的击穿电压、酸值以及tan值也可判断浸渍剂的质量。检查合格的浸渍剂打入储油罐备用。仅击穿电压较低时，应再进行拖气处理；若其他性能达不到要求，则应放回油库重新处理。（7） 储存储油罐附有抽真空设备，罐内真空度达到9Pa（0.07mmHg）左右时即可将合格的油打入罐内储存。往真空浸渍罐内注油前，储油罐真空度要保持在4Pa0.03mmHg以上。储存期超过5天或有过温或破空现象时，应再取油样化验，如不合格应重新处理。第3章 变压器油(绝缘油)干燥处理装置下面我就来具体的谈一下

21、变压器油干燥处理装置。我们可以通过上面对浸渍剂的净化处理工艺的介绍，知道了电容器浸渍剂的净化处理过程主要分为加热、脱水、加吸附剂搅拌、沉淀、过滤、真空脱气及真空储存等，由此我们可以根据上述的过程来得出变压器油干燥处理装置系统的原理图。(见图2.3所示)下面我们来详细了解一下这个原理图中的每一个元器件在整个系统中的作用。上面我谈到油处理系统可以分为七个阶段，现在国内的大多数企业已经把脱水和加热两个工序合并了。在初次的加热的同时对浸渍剂进行脱水处理。3.1绝缘油的前期(进厂前)处理我们公司是电容器制造厂家，在油的处理方面我们只做过滤、干燥、真空脱气及真空储存，前面很多工序都在绝缘油制造厂家进行，我

22、们公司等油到了公司以后只要对送过来的油进行抽样检验。这样既降低的了成本，又节省时间有利于提高公司的生产能力。所以在我公司生产制造中只涉及到了过滤、干燥、真空脱气及真空储存。其他的工艺一般都是在绝缘油制造厂家里进行完成的。下面我们简单的说一下绝缘油的前期处理。311加热我先对绝缘油的前期处理的设备进行一定的介绍吧。我们上面说了，这一过程主要是为了降低浸渍剂的粘度，而且在以后的工序中均应保持现在的温度。在一般的公司中一般是通过齿轮泵将需要净化的油送到加热器中，现在加热器一般是以加热管为发热元件，通过传导、对流、辐射的形式对油桶进行加热。其主要特点是加热均匀、热效率高、清洁无污染、操作方便、使用安全

23、可靠。312脱水一般在加热完成以后油会注进脱水罐，这样做目的主要是为了脱水，大概的过程就是说脱水罐应先抽真空。浸渍剂通过脱水罐上部的喷嘴，喷成雾状进入罐内，大部分水分蒸发后被抽走。由于油是雾状的所以在去水的时候可以使油的去水更加的充分。就象我上面所说的现在大部分绝缘油制造企业都把上述的两个工序结合在一起。这种新型的加热脱水罐，它包括一个贮油罐，一个位于贮油罐内底部一侧的脱水罐，一个位于贮油罐顶部的进料口；脱水罐内设有数根加热管，脱水罐一侧接加热源，一侧接变接室。先将浸渍剂装入贮油罐内，开炉加热，再将稍加热的浸渍剂通过阀门进入脱水罐内加热脱水，最后从成品料出口流出。本实用新型设计合理，加热脱水效

24、率高，省工、省燃料，操作简便，减少环境污染，不受气候和天气变化影响，一年四季都可使用，且使用寿命长。313加吸附剂搅拌及沉淀这一个工序主要用到了三个设备，这三个设备是搅拌罐、沉淀罐、以及离心机。工序的大概过程是在油通过脱水以后将油注入搅拌罐，在注入以后，应将吸附剂与浸渍剂在一起搅拌40分钟以上，让吸附剂和浸渍剂得到充分的接触。在吸附剂和浸渍剂得到充分接触以后将它注入沉淀罐。就象上面我们所说的浸渍剂中的水分、杂质及吸附剂因密度较大会逐渐沉淀，沉淀时间根据浸渍剂的量的多少而定，每吨浸渍剂约需45h。在这段沉淀时间后在把上层的净化的油送入下一个工序，下层的沉淀物注入离心机中，在通过离心机以后把里面的

25、油成分再次注入到搅拌罐中，把残渣通过离心机另一个出口排除。以求达到绝缘油的充分利用。314过滤浸渍剂通过上面的工序后，浸渍剂将会被打入到滤油机，这其中的目的是通过滤油机的滤纸时除去浸渍剂中尚存的少量白土等杂质，能迅速高效的从油中的除去水、气体、游离炭等杂质，提升油的品质。以上四个工序在进我公司之前就已经在绝缘油制造厂家就已经做过了，一般我公司在进厂以后一般考虑在运输储存过程中的有可能有杂质的进入。我们公司一般在绝缘油进厂以后通过真空滤油机把油打进储油罐。真空滤油机采用真空喷淋扩散、喷雾干燥相结合，高效脱除变压器油（绝缘油）中的水分、气体、油离碳和机械杂质，提高和恢复油品质量。与传统油处理方式相

26、比，降低费用90%以上。同时，该滤油机具有真空注油和干燥变压器等功能。32绝缘油的后期(进厂后)处理321概述油到储油罐以后，就可进入炼油过程。这个设备的总的工作的过程是打开齿轮式输油泵A和B，以及附图一右下方的罗茨真空泵和滑阀真空阀。在油进入真空罐前，气动球阀B是闭合的，等油在真空罐通过附图一右下角的真空处理后，等到真空罐内的油位达到了一定的高度以后，打开气动球阀B，通过齿轮输油泵B作用把油打入到金属膨胀器内，等待注油。322进真空罐前的处理下面我们具体的来看看附图一中的各个元器件的作用。首先油通过前面在制造厂家中的处理，到我公司后通过软管将油通过球阀A打入滤油机中，在滤油机中对浸渍剂进行再

27、一次的净化处理，打开球阀C、球阀B、球阀E和球阀F后打开通过滤油机上的输油泵将油打入到储油罐中。想知道罐内的油的具体情况可以打开与液位器相连接的卡箍式卫生球阀A和B，就可知道现在储油罐的油位的情况。等油到储油罐以后我们就可以进入炼油装置了。打开齿轮输油泵A和球阀C。油从储油罐中打入了管道。在这所用的齿轮输油泵外形图见附图3.1。这种型号的泵是卧式回转泵，在泵体中装有一对回转齿轮，一个主动，一个被动。依靠两齿轮的相互啮合，把泵内的整个工作腔分为两个独立的部分。分别为入吸腔和排出腔。泵运转时主动齿轮带动被动齿轮旋转，当齿轮从啮合到脱开时在吸入腔就形成局部真空，液体被吸入。被吸入的液体充满齿轮的各个

28、齿谷而带到排出腔，齿轮进入啮合时液体被排出。这个泵的最大的优势就是泵内装有安全阀，当泵或排出管道发生故障或误将排出阀门完全关闭而产生高压和高压冲击时安全阀就会自动打开，卸除部分或全部的高压液体回到低压腔，从而对泵及管道起到安全保护作用。这个泵的另一大优势是可以用弹性联轴器直接与驱动电机连接，并安装在公共铸铁底盘上。在通过输油泵以后，通过电器柜上的开关打开气动球阀A，这样做的目的是为了更加快捷方便的控制油路的运转。在这使用气动阀相较使用一般的球阀有着不可替代优势。它无论在精度上还是稳定性上都比普通的球阀要好得的多。这种气动阀在气动系统中通过调节压缩空气的流量和流速，以达到控制球阀的开闭。在通过气

29、动球阀A以后再一次通过过滤器，对绝缘油进行再一次的过滤净化处理，这个主要是考虑到在设备上可能有杂质的原因。有在通过玻璃转子流量计。玻璃转子流量计的主要测量元件为一根垂直安装的下小上大锥形玻璃管和在内可上下移动的浮子。当流体自下而上流经锥形玻璃管时，在浮子上下之间产生压差，浮子在此差压作用下上升。当此上升的力、浮子所受的浮力及粘性升力与浮子的生力相等时，浮子处于平衡位置。因此，流经流量计的流体流量与浮子上升高度，即与流量计的流通面积之间存在着一定的比例关系，浮子的位置高度可作为流量量度。通过玻璃转子流量计我们可以很形象看到绝缘油的流量，那样我可以根据流量大小来调节真空罐的各个技术数据以及真空泵的

30、转速。还可以通过玻璃转子流量计对绝缘油的流量进行控制。在绝缘油通过玻璃转子流量计以后进入到加热器。加热器的作用是把绝缘油加热到一定程度。让绝缘油中溶解的气体在进入真空罐以后能够更好的排除。因为在高温时气体极易排除。它的工作原理是在加热器的内部有很多加热管，绝缘油在加热管旁边流过的时候，使绝缘油得到充分的加热，这样可以使绝缘油之间没什么温差。另一个原因就是可以很好的控制油的温度。323真空罐之后绝缘油进入到真空罐，真空罐是真空系统的重要组成部分。而真空罐大都设计成园筒形的，原因是制造容易而且强度好。电力电容器绝缘油真空处理用真空罐一般多采用的是园筒形的。3231真空罐的壳体设计下面我对壳体做一个

31、简单的设计。（1）通过计算公式确定圆筒形真空罐的外壳壁厚。由于园筒壳体只承受外压时，可按稳定条件计算，其壁厚为： SO=1.25DP/ET*L/D0.4毫米 其中式中： SO 园筒计算壁厚毫米 D 园筒直径 P 外压设计压力千克/厘米2L 园筒计算长度毫米ET材料温度为T时的弹性模量千克/厘米2如图3.2中给出了碳钢和合金钢在各种温度下的E值。图3.2 弹性模量与温度的关系（1-碳钢 2-合金钢）圆筒的实际壁厚应为：S = SO + C 毫米其中式中： S 实际壁厚 毫米 SO圆筒计算壁厚毫米 C 壁厚附加量 毫米 C = C1 + C2 + C3 毫米 式中：C1 钢板的最大负公差附加量毫米

32、 一般情况下取0.5-0.8毫米 C2 高介质对容器材料的腐蚀速度0.05 毫米/年时单面腐蚀取C2 =1毫米 C3 转头冲压时的拉伸减范量。一般情况 下C3 取计算厚度的10，并且小于4毫米。注：上述公式必须在满足下列条件的时候方可应用： 1 L/D 8 P/ET*L/D0.50.525（2）计算真空罐封头的尺寸 真空罐的封头一般主要可以分为外压球形封头和外压凸形封头.我们先来看看外压球形封头的计算方法,其步骤大致如下: 首先设SO,并决定比值SO/L1和L1/100SO 根据所选用的材料,在后面所附的表二中找到L1/100SO 可以通过下列公式计算许用外压力:P = PSO / LI式中

33、L1 -等于球形封头的内半径RB 比较P与P值,若P P,则必须增加壁厚,并重复上述计算步骤直到求到P P,且接近于P时为止。.外压凸形封头的计算方法, 其步骤大致如下:园筒体上的封头一般都用椭圆形封头,从受外压的角度来讲,采用这种封头形式比较好。除椭圆形以外，还有碟形封头及无折边球形封头。碟形封头常用，无折边球形封头在园筒体真空罐上用的比较的少，而在真空室门上多用。 外形凸形封头按内压封头公式计算，但须将设计的压力乘以1.7倍，其公式如下： 椭圆形封头： S=1.7PDB/4O-P*RP/2HB+C 碟形封头:S=1.7PRBM/2O+C式中 P -外压设计压力kg/cm2 M -系数,M=

34、1/43+RB /r DB -封头直边部分内径毫米 r -碟形封头圆角半径毫米 HB -封头突出部分内边高度毫米 -焊缝系数O-许用应力kg/cm2 RB -碟形封头球形部分内半径毫米 C -壁厚附加量毫米3232真空罐的内部结构真空罐的内部结构主要是在里面焊上几个带细小孔的钢板具体的结构如图3.3,这样做的作用是在绝缘油从真空罐上方进入到真空罐以后通过这几块钢板以后,一是让他比较慢的流下。这样可以比较彻底的除去绝缘油中气体和水分。让绝缘油进行更加彻底的真空处理和干燥。图3.3 真空罐的内部结构简图324真空处理设备在真空罐的右方是真空处理设备的核心部分，这里面的主体是冷凝器、罗茨真空泵和滑阀

35、真空阀三大部分组成。3241冷凝器其中冷凝器的作用是：前面我们说了在绝缘油进真空罐前要进行加热，由于高温绝缘油很有可能气化，所以在这使用冷凝器将已经气化的绝缘油通过冷却再将气化的绝缘油转换成液态的绝缘油。这样可以极大的减少在真空干燥过程中的油损耗。冷凝器一般由壳体、列管、封头、接管等组成。一般可分为竖式、横式两种。这个设备的冷凝器用的是横式的。在设备中气体通过管道给抽入到冷凝器中，在冷凝器中对气体进行冷却，在将液化的绝缘油通过球阀H重新排回真空罐中。3242罗茨真空泵在通过冷凝器以后，气体通过带电充气阀C。然后，首先要在罗茨真空泵的作用下。对真空罐进行真空处理，下面我们来了解一下罗茨真空泵。

36、概述罗茨真空泵（简称罗茨泵，又名机械增压泵）是一种应用极为广泛的真空泵得设备，可以在粗、中真空范围内工作。罗茨泵的基本工作原理如图3-3所示，其工作原理和罗茨鼓风机的工作原理相似，泵腔内装有一对同步高速旋转的“8”字形叶转子，这两个转子在泵腔中反向旋转，工作时转子之间并没有摩擦且转子也不和泵体摩擦，此时转子同泵体一起组成了工作空间而产生吸气和排气。由于它在低压强范围工作，气体分子自由路程较长，气体漏过微小缝隙的阻力很大，因而能获得较高的压缩比，可以作为增压泵使用，但是普通罗茨泵由于其结构及功率限制，它不能独立地把气体直接排到大气中去，需要和前极真空泵串联使用，此时被抽除的气体通过前级真空泵排到

37、大气中去，需要和前级真空泵串联使用，此时被抽除的气体通过前级真空泵排到大气中去。罗茨真空泵一般抽速从30L/S（110m3/h）至5000L/S（18000 m3/h），可以达到最低10-3Pa（分压）数量级的极限压强。罗茨真空泵系统可广泛用于信息产品、电子、半导体制造、医药化工、冶金、真空脱气、真空熔炼、真空热处理、造纸、食品、电机制造、电力、电力电容器等等行业。当罗茨真空泵的前级采用水环泵时，能抽除含有大量水蒸汽或其他蒸汽的气体，因此，罗茨真空泵也非常适用于蒸馏、蒸发、冷冻、干燥等等生产过程。罗茨真空泵系统可以快速工作并具有长期可靠而出色的工作性能。图3.4 罗茨真空泵工作示意图A-进气

38、B-罗茨真空泵 C排气 D前级泵 泵型号的意义：ZJP600BZJ罗茨真空泵 600抽气速率为600升/秒B改进型 P泵本身配有溢流阀 罗茨泵的特点：1转子与泵体、转子与转子之间有一定间隙，互不接触，所以：a、 罗茨泵的工作转速可以达到1500转/分-3000转/分，并且转子之间不需要润滑油来润滑，罗茨泵只有在齿轮腔和轴承腔中才需要润滑油存在，因而避免了油蒸汽对真空系统的污染。b、 泵腔中不存在摩擦部件，因而功率消耗低，和相同抽气速率的油封式机械真空泵相比，所需功率小很多，因此运转维护费用低，节能效果显著。c、 对少量灰尘不敏感。2 转子具有良好的几何对称性，所以它的运速可以比一般油封式机械真

39、空泵高很多，在相同抽气速率的情况下，罗茨泵的体积小、重量轻、噪音低。3 由于转子具有良好的几何对称性，从而拥有极其优异的动平衡性能，因此罗茨泵在工作时的振动很小。4 在罗茨泵的泵腔内不发生油封式机械真空泵那样的压缩现象，因此它不需要排气阀，故可用来抽除可凝性气体。5 起动快，能在短时间内达到极限压强。6. 普通罗茨泵在很宽的压强范围内有稳定的抽气速率，能在一定程度上迅速排放突然放出的气体，弥补了扩散泵和油封式机械真空泵抽气速率很小的缺陷。由此而来，它非常适合作为机械增压泵使用。除了上述特点外，ZJP型罗茨真空泵其本身带有溢流阀，溢流阀的作用是控制罗茨泵的排气口与进气口的压差，当排气口与进气口的

40、压差超过设计的溢流阀压差时溢流阀的重力被完全克服，此时溢流阀自动打开，泵的出入口畅通，一部分气体由出气口返回到进气口以减低排气口与进气口的压差，此时泵即在几乎恒定的压差下运行，当此压差低于设计的溢流阀压差时溢流阀自动关闭。由于溢流阀的存在，在一定程度上可以避免罗茨泵的电机过载。其工作原理入图3.5所示（其中直线箭头表示进排气体流动方向，弯曲箭头表示返回的气体）。图3.5 溢流阀原理图1.进气侧 2.溢流阀 3.转子 4.泵腔 5.排气侧 性能规范表（ZJP-600型和ZJ-600型的比较）型号ZJP-600B几何抽气速率（升/秒）600极限压强（帕）前级为H-150310-1前级为ZJ150+

41、2H30210-2最大允许压差（帕）6000长期工作允许压差（帕）4000溢流阀起跳差（帕）4000电机同步转速（转/分）3000配带电机Y132S2-2-B5-7.5Kw进口（毫米）200出口（毫米）200荐用前级泵H-150ZJ150+2H30冷却方式水冷冷却水流量（升/小时）150正常温升（）40最高允许温度（）90润滑油牌号1#机械真空泵油质量（千克）786注释：1.表中极限压强均指分压，用压缩式真空计测得。 2.表中的正常温升是指泵在长期工作允许压差范围内使用的温升值。 最高允许温度是泵长期运转时的允许最高温度值（在排气口表面测得）。 3.最大允许压差指泵运转时短时间内（不超过60分

42、钟）的允许最大压差。4性能规范表中数据仅适用于ZJ-600B及ZJP-6008罗茨泵， 工作原理罗茨泵的工作原理如图3.6所示（其中中间箭头表示气流方向，上下箭头表示转子的旋转方向），当泵运转时，被抽容器内的气体进入由两个转子和泵体围成的空间，与此同时，先前进入的气体，由一个转子和泵体围在空间V0（图3.6阴影部分），V0内的气体仅仅被围住，而没有被压缩或膨胀，当随着转子的转动，转子顶部到达排气口边缘时，由于压差的作用，泵排气口处的气体将扩散至空间V0，随着转子的进一步转动，空间V0内的混合气体将被送至前级泵抽除，这样随着转子的连续不断的运转，更多的气体将被送至排气口并由前级泵抽除，以上就是罗

43、茨泵的容积作用原理。罗茨泵在入口压强很低情况下工作时，由于转子转速很高（可达3000转/分），转子表面的线速度接近于分子的热运动速度，这时碰撞在转子上的气体被转子携带到压强较高的排气口，再被前级真空泵排除，这就是罗茨泵的分子作用原理。以上两种原理的联合作用，促使罗茨泵在1.3103pa1.3pa范围内具有抽气率大和抽气速率曲线平稳的特点。图3.6 罗茨泵的工作顺序位置图根据罗茨泵的特性，可以按使用条件不同，自由地选择赔用不同前级泵，特别是在真空度要求不高，而要求抽除含有大量水蒸汽或含有少量尘埃及微弱的腐蚀性气体等，与双级水环真空泵、往复真空泵均可配套使用，所能达到的极限真空就比较低，同时功率配比也有所不同。 设计及驱动原理我们推荐如图3-5溢流阀原理图所示的罗茨泵水平安放方式（适用于所有类型的罗茨泵），这种安放的方式保证了由上而下的气体流动，在工作过程中被抽的气体或颗粒物质会